JP2005137382A - 観賞魚用水槽保冷装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水槽温度管理及び異常時対応の信頼性が高い観賞魚用水槽保冷装置の制御方法を得る。
【解決手段】水用熱交換器１４を流れる水温を検出する水温センサ３５と、凝縮器９を通した液化冷媒の温度を配管を通して検出する管温センサ３６とを備え、これらセンサによって検出された水温と管温を基に観賞魚用水槽保冷装置の異常判断を行う。水温センサ値が６°Ｃ以下になった場合に、凍結防止表示を行い、管温センサ値が６０°Ｃ以上になった場合に、過昇保護表示を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、保冷装置及びその制御方法に関し、特に観賞魚用水槽に用いる可搬型の保冷装置及びその保冷制御方法に関するものである。

通常、水槽用の保冷装置は、活魚介類を水槽保存する業務用の大型な水槽に用いるものが大半である（例えば、特許文献１参照。）。従って、水槽内の大量の水を保冷する保冷装置は大型で高価なものになっており、また、保冷制御方法についても細かな水槽温度管理及び異常時対応についても精度の高いものではなかった。

特開平３−１２７９３０号公報

従来の水槽用の保冷装置は上記のように業務用の魚介類用水槽に対応して作られているため、水槽保冷装置は大型で高価なものになってしまい、また、短いサイクルで調理用の魚介類の出し入れを行うため水槽温度管理及び異常時対応ついても精度の高いものではなく、家庭等で使用する観賞魚用水槽に適用できないという問題点があった。

本発明は、装置自体を小型で安価にできるとともに、制御方法においても水槽温度管理及び異常時対応の信頼性が高い観賞魚用水槽保冷装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

この発明は、水用熱交換器を流れる水温を検出する水温センサと、凝縮器を通した液化冷媒の温度を配管を通して検出する管温センサとを備え、これらセンサによって検出された水温と管温を基に観賞魚用水槽保冷装置の異常判断を行うことを特徴とする観賞魚用水槽保冷装置の制御方法である。

この発明によれば、水用熱交換器を流れる水温を検出する水温センサと、凝縮器を通した液化冷媒の温度を配管を通して検出する管温センサとを備え、これらセンサによって検出された水温と管温を基に観賞魚用水槽保冷装置の異常判断を行うようにしたので、水槽温度管理および異常時の判断に対する信頼性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る観賞魚用水槽保冷装置の外観を示す斜視図である。図において、１は観賞魚用水槽保冷装置の本体ケースである。本体ケース１の底部の４隅にはゴム脚を配置して底部への手の挿入を容易にして持ち運び可能な取手部１ａを構成している。この結果、本体ケース１自体に取っ手を装着する場合に比較して装置の軽量化ができるともに、運搬や取り扱いを容易にすることができる。

２は冷媒回路を載置するシャーシを兼ねた底板、３ａ，３ｂは底板２の左右にそれぞれ立設され、底板２に螺合された側面板、４は左右の側面板３ａ，３ｂの上方より底板２に対して覆いかぶせて固定した上面板、５は上面板４の表面の開口部に磁石開閉着脱手段５ａ（図２）を介して着脱自在に設けたグリル板であり、このグリル板５の裏面には図２に示すように、本体ケース１内部とグリル板５の間にフィルタ部６が着脱自在に設けられている。尚、上面板４においては、グリル板の上方に温度設定用のスイッチボリュームＳＶＲのツマミＮを設けている。またツマミＮ周辺の透明プレートの背後には点検表示用のＬＥＤを実装したＬＥＤ基板が配置されている。

７は後述する観賞魚用水槽内に取り込むホースを接続するホース接続口部であり、このホース接続口部７は本体ケース内に収納した後述する水用熱交換器１４から本体ケース外部に延設されたホース接続部１８ａにパッキン１９を介して螺合されたアダプタ１８ｂにより回転自在に係止されている。パッキン１９は本体ケース１内側と外側に設けており２重パッキンであり、本体ケース１内部への防水性を高めている。また、このホース接続口部７は中心部７ａより鉛直方向に対し傾斜されているため、ホース接続時の取り回し性がよく、保守／清掃作業性に優れている。

図３は本装置の底板２より側面板３ａ，３ｂおよび上面板４を取り外した場合の装置の要部分解斜視図である。図において、８はロータリ式の圧縮機、９は凝縮器、１０は毛細管、１１はチタン製の蒸発管、１３はドライヤ、１４は本体ケース内部のチタン製の蒸発管を覆う様にした水用熱交換器であり、これら冷凍機器より冷媒回路を構成している。水用熱交換器１４には図４に示すようにホース接続口部７に設けたアダプタ１８ａ，１８ｂを介してパイプ状の入水路１５、出水路１６が観賞魚用水槽１７に引き込まれている。水用熱交換器１４の内部には冷媒回路と水槽との間を循環する水の入り口付近に水温センサ３５が配置され、また凝縮器９とドライヤ１３を結ぶプロセスチューブには凝縮器９によって液化された冷媒の温度を検出する管温センサ３６が被着されている。

凝縮器９の上面には本装置の制御部を実装した制御基板ＣＢ１と点検ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板ＣＢ２が所定の支持部材を介して載置されている。また、底板２に立設された背面板にはヒータを導線を介して接続するヒータ用コンセントＨおよびヒューズホルダＦを設け、更に電源コードＡＣがブッシングを通して引き出されている。

冷媒回路の動作としては、図５に示すように、圧縮機８から吐出された高温高圧の冷媒は配管を通り凝縮器９に流入し、ここで図示しない送風機によって導入された外気と熱交換し、外気に放熱して冷媒は液化する。この液化した冷媒はドライヤ１３と毛細管１０を経て蒸発管１１に流入し、水用熱交換器１４の熱を奪って水用熱交換器１４内の水の温度を設定値にする。熱を奪うことで冷媒は蒸発してガス化し、配管を通って圧縮機８に吸入されることで冷凍サイクルを構成している。

次に、以上のような観賞魚用水槽保冷装置の制御について図６〜図７で説明する。この制御は本体ケース１内において凝縮器９の上方に設置された制御基板ＣＢ１に組まれたマイコン応用の制御部にて行われる。制御部３１には操作・表示部３０を構成する温度設定のスイッチボリュームＳＶＲ、異常を報知する点検表示用のＬＥＤおよびブザーが入出力ポートを通して接続され、水用熱交換器１４内の水温を検出する水温センサ３５および凝縮器９にて液化された冷媒液の温度を配管を通して検出する管温センサ３６が入力ポートを通して接続され、圧縮機駆動部３２、凝縮器９に設けた送風機駆動部３３および図示しないヒータをオン／オフ駆動するヒータ駆動部（ヒータ用リレー）３４がそれぞれ設けられている。

ヒータ駆動部３４の動作として図６の下部に示すように、水温センサ３５が水用熱交換器１４内の水温を検出すると、その検出信号を制御部３１のマイコン（図示しない）が読み取り、温度設定のスイッチボリュームＳＶＲと比較処理を行い、水温センサ３５の値が低い場合ヒータ駆動部３４をＯＮ動作する。その結果、ヒータ用コンセントＨにＡＣ１００Ｖが印加され、水槽内に投入されていた水中用ヒータが発熱し水槽内の水の凍結防止を図る。この制御は水温センサ３５の値がスイッチボリュームＳＶＲの値と一致するまで行う。

以上のように構成された観賞魚用水槽保冷装置の制御方法を図７のフローチャートに従って説明する。ステップＳ０で電源投入される。ステップＳ１で制御部３１のマイコンのＲＡＭがクリア、レジスタ設定および各外部機器にたいするポート初期化が行われる。レジスタ設定においては循環水の凍結防止を行うための凍結判定温度６℃、冷媒液の過昇温防止を行うための過昇温判定温度６０℃を設定する。ステップＳ２でマイコンの暴走を検知するウオッチドッグタイマがリセットされる。

ステップＳ３でタイマ処理が行われ、ここでは圧縮機８の３分間再起動禁止タイマ、過昇温チェック期間のための６０分タイマ、過昇温検出後の再起動禁止のための１５分タイマの計時動作を行う。ステップＳ４で温度設定ボリュームデータ読込みが行われる。ここでは温度設定用のスイッチボリュームＳＶＲの抵抗値と温度設定テーブルデータを照合し、水槽水温の目標温度を設定する。

ステップＳ５で水温センサ（水温サーミスタ）３５および管温センサ（管温サーミスタ）３６のデータを入力する。ここでは、水温センサ３５と管温センサ３６の抵抗値と温度特性データテーブルより水温及び管温の値を決定する。

次に、スイッチボリュームＳＶＲのスイッチがＯＮかＯＦＦかをチェックし（ステップＳ６）、ＯＦＦであればＯＮ側にスイッチ投入されるまで待つ。スイッチボリュームＳＶＲがＯＮ側に投入されたなら水温サーミスタ３５および管温サーミスタ３６の抵抗値データよりサーミスタのオープンおよびショート故障状態、液化冷媒の温度が６０℃を超える過昇温状態、または循環水の温度が６℃以下に低下する凍結状態をチェックする（ステップＳ７）。

このステップＳ７において、いずれかの状態が検出されたならば点検表示用のＬＥＤを点灯すると共にブザーを鳴動させる（ステップＳ８）。そして圧縮機ステータスを停止にする。このとき各故障状態がサーミスタに起因するものであれば手動にてサーミスタを交換し、装置を速やかに正常稼働させる。

しかし、過昇温の原因が管温サーミスタ３６以外にある場合、その原因はフィルタの目詰まりによるものか、装置本体に原因があるか過昇温チェックを通してしらべる。次にチェックルーチンの概略を図９のタイミングチャートに従って説明する。

（１） 管温サーミスタ３６が６０℃を超えた液化冷媒を検出した場合に点検表示用のＬＥＤを１秒周期にて点滅し、過昇温をユーザに喚起する。
（２） 管温サーミスタ３６が６０℃を６０分連続した時点（Ａ）で圧縮機８を停止させる。
（３） 過昇温が例えば周辺温度の上昇による一過性のものか判断するため、圧縮機８を再起動させるが、その再起動は管温が６０℃未満（Ｂ）になってから１５分経過するまで（Ｃ）禁止状態とする。

（４） 再起動禁止状態が解除され、圧縮機８が起動された場合に再び管温が上昇してくるが、再起動禁止状態が解除されてから６０分以内に管温が６０℃以上となった場合（Ｄ）を１カウントとしてカウントを行う。そして、この時点から新たに６０分を計時し、６０℃を６０分連続した時点（Ｆ）で圧縮機を停止させる。
（５）その後、再び（１）〜（４）を繰り返し６０分以内に管温が６０℃以上となった場合（Ｉ）を更に１カウントをカウントし、カウント値が１０以上となった時にフィルタサイン（フィルタの汚れ時期を示す）を点検表示用のＬＥＤの点滅にて示す。この点滅表示はスイッチボリュームＳＶＲをＯＦＦするまで継続する。しかし、フィルタの汚れが解消されていてもこの状態が継続するようであれば装置自体の故障であるとユーザに判断させる。

次にこの管温サーミスタによる過昇温チェックの詳細な動作を図８、９のフローチャートに従って説明する。先ず初期設定の状態ではフィルタフラグ、管温チェックフラグ、再起動フラグおよび管温フラグはＯＦＦ、１５分タイマと６０分タイマはリセットされているものとする。

従って、ステップＳ１２で管温ＮＯ６０℃以上が検出されると、ステップＳ１３〜Ｓ１５を通してステップＳ１６に進み、管温６０℃以上が６０分継続するかを計時するための６０分タイマをセットし、管温チェックフラグをＯＮすると共に点検表示用のＬＥＤの１秒周期点滅をセットする。

次に、管温が６０℃以上を継続しているかチェックする（ステップＳ１７）。継続しているようであれば点検表示用のＬＥＤを１秒周期で点滅し（ステップＳ２５）、６０分タイマが６０分を計時したか判断し、６０分経過してタイミングチャートに示される（Ａ点）に至ったならばステップＳ２７を通して圧縮機ステータスを停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ２９）。この時、管温が依然として６０℃以上であれば管温フラグをＯＮにして冷却機制御に移る。その後、ステップＳ１１、Ｓ１３を通りステップＳ３０に行き再度管温チェックを行い、依然として６０℃以上であれば管温フラグをＯＮにして冷却機制御に移る。

しかし、管温が６０℃未満（Ｂ点）に下がったならば（ステップＳ３０）、圧縮機８の再起動に移る準備として１５分タイマをセットし、管温フラグをＯＦＦにすると共に点灯用のＬＥＤを消灯する。１５分タイマをチェックし１５分経過したか否かを判断し、１５分経過（Ｃ点）したならば圧縮機８を再起動させるため再起動フラグをＯＮし、６０分タイマをセットすると共に１５分タイマをリセットする。

次に、ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５を通してステップＳ１７に進み管温が６０℃を超えたか判断し、超えたならば点検表示用のＬＥＤを１秒周期で点滅し（ステップＳ２５）、６０分タイマより圧縮機８を再起動から６０分未満（Ｄ点）かを判断する（ステップＳ２６）。６０分未満であることが判断されたならば、ステップＳ２０を通りステップＳ２１に進み１をカウントする。ステップＳ２２においてカウント値が１０未満であることが判定されたならば６０分タイマをリセットし管温チェックフラグをＯＦＦすると共に、６０分タイマを再度セットする。

その後、前回と同様に圧縮機８の停止、再起動を繰り返しカウント値が１０以上になったならば（ステップＳ２２）、点検表示用のＬＥＤを３秒周期で点滅しフィルタサインを示す。そしてフィルタフラグをＯＮ、カウンタを０にリセットする（ステップＳ２３）。しかし、カウント値が１０未満で管温が６０℃未満に至ったならば（ステップＳ１７）、圧縮機８を再起動して冷却機の運転に入る。 以上のような制御を行うことで装置の温度制御をキメ細かく行うことができると共に、温度管理及び異常時の対応に対して信頼性の高い装置を提供できる。

本実施の形態によれば、熱交換器にチタン製の蒸発管１１を使用して耐久性、耐腐食性を向上させたことで、熱交換器１４内部のチューブ（蒸発管１１）の厚さを従来品より薄くできる。この結果、観賞魚用水槽保冷装置全体を小型軽量化し、しかも高効率化できる。

また、グリル板に磁石開閉脱着手段を用いて本体装置より簡易に脱着できるため、グリル板を固定させるための複雑な固定金具が不要となり、装置を安価で、サービス作業性はよく、小型化できる。本体ケースを所定の面に載置した場合に底板の底面と載置面との間に手を差し込む十分な隙間ができ、その隙間を装置の取手部として使用できるため、所定の取手部を本体ケースに設ける必要がなく、ケース加工の簡易化ならび小型化、そして装置の運搬や取り扱いを容易にできる。

ホース接続口を中央部から鉛直方向に対して傾斜させたことから、ホース接続口の鉛直方向の高さを低くでき、且つ、ホースの接続も容易にできることから、装置の小型化、意匠性、メンテナンス作業性の向上を図ることができる。本体ケース１とホース接続口との間を２重パッキング方式としたことで、外部よりの水浸入を確実防止でき装置の漏電防止の向上を図ることができる。

本体ケースの上面板の内側に制御部を実装した制御基板を設けたことで、制御基板を専用に収納したケースを不要にしたことから、装置自体を小型、軽量にできると共に、装置のメンテナンス作業性を向上させることができる。

圧縮機にロータリ式圧縮機を使用したことで、従来品（レシプロ式圧縮機）を使用した場合に比較して装置内部の実装面積及び実装容量を少なくできることから装置の小型軽量化を図ることができる。

装置の温度制御をキメ細かく行うことで、温度管理及び異常時の対応に対して信頼性の高いものを提供できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、圧縮機８を１台設けた例を示したが、圧縮機８を２台以上設け常用系と待機系の圧縮機に分け、常用系の圧縮機が故障した場合、その運転を待機系の圧縮機に切替えることで、観賞魚用水槽保冷装置の過昇温防止を確実なものにし、装置の信頼性をさらに高めることができるという効果がある。

上記の本発明の実施の形態１および２に係る観賞魚用水槽保冷装置およびその制御方法においては、以下のような効果が得られる。

本発明の実施の形態１および２に係る観賞魚用水槽保冷装置によれば、冷媒回路用の機器を載置する底板と、載置された機器を保護するため前記底板を上面から覆いこの底板に螺合する周辺カバーとからなる本体ケースと、前記底板に回転式圧縮機、凝縮器、毛細管、水用熱交換器で囲った蒸発管及びドライヤとを設置して構成した冷媒回路と、前記水用熱交換器の水入口と水出口より周辺カバーの上面に延設したパイプに形成したホース接続口部と、前記凝縮器の通風面が外気に触れるように前記周辺カバーに形成した開口部に配置したグリル板とを備えたので、観賞魚用保冷装置本体の構成を小型化できるという効果がある。
また、本発明の実施の形態１および２に係る観賞魚用水槽保冷装置によれば、冷媒回路用の機器を載置する底板と、載置された機器を保護するため前記底板を上面から覆いこの底板に螺合する周辺カバーとからなる本体ケースと、前記底板に回転式圧縮機、凝縮器、毛細管、水用熱交換器で囲ったチタン製の蒸発管及びドライヤとを設置して構成した冷媒回路と、前記水用熱交換器の水入口と水出口より周辺カバーの上面に延設したパイプに形成したホース接続口部と、前記凝縮器の通風面が外気に触れるように前記周辺カバーに形成した開口部に配置したグリル板とを備えたので、観賞魚用保冷装置本体の構成を小型化できるとともに、高効率な装置を提供することができるという効果がある。

また、グリル板を本体ケースに磁力にて開閉着脱させる磁石開閉着脱手段と、前記グリル板の内面に着脱自在に設けたフィルタ部とを備えので、観賞魚用保冷装置本体の構成を小型化で簡易化できるとともに、メンテナンス作業性を向上できるものを提供することできるという効果がある。

また、本体ケース下部とこの本体ケースの載置面との間に間隙ができるよう底板の底面に脚部を設けて運び可能な取手部を設けた構成にしたことにより、装置を軽量化することができるともに、運搬や取り扱いを容易することができるという効果がある。

また、ホース接続口部を周辺カバーの上面に対し傾斜させて構成したのでメンテナンス作業性を向上させるとともに、意匠性を向上させることができるという効果がある。

また、周辺カバーとホース接続口部との間を２重パッキン方式としたので、装置内部への防水性を保ち漏電防止効果が向上することから、装置の信頼性を向上させることができるという効果がある。

また、周辺カバーの内部に制御基板を収納したので、観賞魚用保冷装置本体の構成を小型化できるとともに、メンテナンス作業性を向上できるものを提供することできるという効果がある。

本発明の実施の形態１および２に係る観賞魚用水槽保冷装置の制御方法によれば、水用熱交換器を流れる水温を検出する水温センサと、凝縮器を通した液化冷媒の温度を配管を通して検出する管温センサとを備え、これらセンサによって検出された水温と管温を基に観賞魚用水槽保冷装置の異常判断を行うようにしたので、異常判断に対する信頼性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

また、水温センサによる水温検出値が６℃以下になった場合に凍結防止表示を行うようにしたので、凍結防止に対する信頼性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

また、管温センサによる管温検出値が６０℃以上になった場合に過昇温保護表示を行うようにしたので、過昇温抑制に対する信頼性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

また、管温検出値が６０℃以上になって６０分継続した後、圧縮機を停止し、管温検出値が６０℃未満となってから、１５分後再起動する動作を連続して１０回繰り返した場合に、フィルタの目詰まりを示すフィルタサイン表示を行うようにしたので、ユーザに対する保守操作性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

また、管温及び水温の検出値が異常の場合にセンサのショート／オープン表示を行うようにしたので、装置異常の他への波及を抑えることができる信頼性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

また、観賞魚用水槽保冷装置の異常表示を異常内容に応じた光り点滅形態で表示するようにしたので、異常内容を容易に認識できる信頼性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

また、観賞魚用水槽保冷装置用の圧縮機を常用系と待機系の２台以上設置し、常用系の圧縮機の故障時に待機系の圧縮機に切り換えるようにしたので、水温の過昇温を確実に抑える信頼性の高い制御方法を提供できるという効果がある。

本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の要部を示す要部分解斜視図である。 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の本体ケースを取り外した時の要部分解斜視図である。 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の全体構成図である。 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の冷凍サイクルを示す図である。 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の制御系を示すブロック図である 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の制御動作を説明するフローチャート図である。 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の管温サーミスタチェック動作を説明するフローチャート図である。 本発明の実施の形態１による観賞魚用水槽保冷装置の管温サーミスタチェック動作を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１ 本体ケース、１ａ 取手部、２ 底板、３ 側面板、４ 上面板、５ グリル板、５ａ 磁石開閉着脱手段、６ フィルタ部、７ ホース接続口部、８ 圧縮機、９ 凝縮器、１０ 毛細管、１１ 蒸発管、１３ ドライヤ、１４ 水用熱交換器、１７ 観賞魚用水槽、１９ パッキン、３５ 水温センサ、３６ 管温センサ。

Claims (6)

1. 水用熱交換器を流れる水温を検出する水温センサと、凝縮器を通した液化冷媒の温度を配管を通して検出する管温センサとを備え、これらセンサによって検出された水温と管温を基に観賞魚用水槽保冷装置の異常判断を行うことを特徴とする観賞魚用水槽保冷装置の制御方法。
2. 水温センサ値が６℃以下になった場合に凍結防止表示を行うことを特徴とする請求項１に記載の観賞魚用水槽保冷装置の制御方法。
3. 管温センサ値が６０℃以上になった場合に過昇保護表示を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の観賞魚用水槽保冷装置の制御方法。
4. 管温センサ値が６０℃以上になって６０分継続した後、圧縮機を停止し、管温センサ値が６０℃未満となってから１５分後再起動する動作を連続して１０回繰り返した場合に、フィルタの目詰まりを示すフィルタサイン表示を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の観賞魚用水槽保冷装置の制御方法。
5. 管温及び水温の検出値が異常の場合にセンサのショート／オープン表示を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の観賞魚用水槽保冷装置の制御方法。
6. 観賞魚用水槽保冷装置の異常表示を異常内容に応じた光り点滅形態で表示したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の観賞魚用水槽保冷装置の制御方法。

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